(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性廃棄物を、好気処理した後の余剰汚泥と前記有機性廃棄物の初沈汚泥とを別々に、処理する有機性廃棄物処理方法であって、
前記余剰汚泥の流量を、当該余剰汚泥を後の熱可溶化後の嫌気性消化処理において前記初沈汚泥と混ぜた場合に、前記熱可溶化後の前記余剰汚泥の熱と前記初沈汚泥の熱とで、前記嫌気性消化処理の適温の温度範囲になるような所定の流量に調整する流量調整工程と、
前記流量調整工程で所定の流量に調整された前記余剰汚泥を熱可溶化する熱可溶化工程と、
前記熱可溶化工程で熱可溶化された前記余剰汚泥と前記初沈汚泥とに対して、加温する新たなエネルギが不要である前記嫌気性消化処理を行う嫌気性消化工程とを
含んで成ることを特徴とする有機性廃棄物処理方法。
【請求項２】
前記嫌気性消化処理の適温の温度範囲は、中温発酵である３５〜３８℃程度または高温発酵である５０〜５５℃程度の温度範囲であり、
前記熱可溶化工程は、１２０〜１９０℃の温度で行われる
ことを特徴とする請求項１に記載の有機性廃棄物処理方法。
【請求項３】
前記流量調整工程は、前記余剰汚泥が前記所定の流量になるように、当該余剰汚泥の濃度を調整する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の有機性廃棄物処理方法。
【請求項４】
前記流量調整工程は、前記余剰汚泥の流量を、当該余剰汚泥を後に嫌気性消化処理において前記初沈汚泥と破砕した生ゴミとに混ぜた場合に前記嫌気性消化処理の適温となるような所定の流量に調整し、
前記嫌気性消化工程は、前記熱可溶化工程で熱可溶化された前記余剰汚泥と前記初沈汚泥と前記破砕した生ゴミとに対して前記嫌気性消化処理を行う
ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の有機性廃棄物処理方法。
【請求項５】
前記嫌気性消化工程は、酸発酵を行う酸発酵工程とメタン発酵を行うメタン発酵工程とに分離される
ことを特徴とする請求項１から請求項４のうちの何れか一項に記載の有機性廃棄物処理方法。
【請求項６】
前記嫌気性消化工程で嫌気性消化処理された消化後有機性廃棄物を固液分離する第１固液分離工程と、
前記第１固液分離工程で固液分離された固形分を前記嫌気性消化工程に循環する第１循環工程とを
含むことを特徴とする請求項１から請求項５のうちの何れか一項に記載の有機性廃棄物処理方法。
【請求項７】
前記嫌気性消化工程で嫌気性消化処理された消化後有機性廃棄物を固液分離する第２固液分離工程と、
前記第２固液分離工程で固液分離された固形分を前記熱可溶化工程に循環する第２循環工程とを
含むことを特徴とする請求項１から請求項６のうちの何れか一項に記載の有機性廃棄物処理方法。
【請求項８】
有機性廃棄物を、好気処理した後の余剰汚泥と前記有機性廃棄物の初沈汚泥とを別々に、処理する有機性廃棄物処理装置であって、
前記余剰汚泥の流量を、当該余剰汚泥を後の熱可溶化後の嫌気性消化処理において前記初沈汚泥と混ぜた場合に、前記熱可溶化後の前記余剰汚泥の熱と前記初沈汚泥の熱とで、前記嫌気性消化処理の適温の温度範囲になるような所定の流量に調整する流量調整手段と、
前記流量調整手段で所定の流量に調整された前記余剰汚泥を熱可溶化する熱可溶化手段と、
前記熱可溶化手段で熱可溶化された前記余剰汚泥と前記初沈汚泥とに対して、加温する新たなエネルギが不要である前記嫌気性消化処理を行う嫌気性消化処理手段とを
備えることを特徴とする有機性廃棄物処理装置。
【請求項９】
前記嫌気性消化処理の適温の温度範囲は、中温発酵である３５〜３８℃程度または高温発酵である５０〜５５℃程度の温度範囲であり、
前記熱可溶化は、１２０〜１９０℃の温度で行われる
ことを特徴とする請求項８に記載の有機性廃棄物処理装置。
【請求項１０】
前記流量調整手段は、前記余剰汚泥が前記所定の流量になるように、当該余剰汚泥の濃度を調整する
ことを特徴とする請求項８または請求項９に記載の有機性廃棄物処理装置。
【請求項１１】
前記流量調整手段は、前記余剰汚泥の流量を、当該余剰汚泥を後に嫌気性消化処理において前記初沈汚泥と破砕した生ゴミとに混ぜた場合に前記嫌気性消化処理の適温となるような所定の流量に調整し、
前記嫌気性消化処理手段は、前記熱可溶化手段で熱可溶化された前記余剰汚泥と前記初沈汚泥と前記破砕した生ゴミとに対して前記嫌気性消化処理を行う
ことを特徴とする請求項８から請求項１０のうちの何れか一項に記載の有機性廃棄物処理装置。
【請求項１２】
前記嫌気性消化処理手段は、酸発酵を行う酸発酵部とメタン発酵を行うメタン発酵部とに分離して構成される
ことを特徴とする請求項８から請求項１１のうちの何れか一項に記載の有機性廃棄物処理装置。
【請求項１３】
前記嫌気性消化処理手段で嫌気性消化処理された消化後有機性廃棄物を固液分離する第１固液分離手段と、
前記第１固液分離手段で固液分離された固形分を前記嫌気性消化処理手段に循環する第１循環手段とを
備えることを特徴とする請求項８から請求項１２のうちの何れか一項に記載の有機性廃棄物処理装置。
【請求項１４】
前記嫌気性消化処理手段で嫌気性消化処理された消化後有機性廃棄物を固液分離する第２固液分離手段と、
前記第２固液分離手段で固液分離された固形分を前記熱可溶化手段に循環する第２循環手段とを
備えることを特徴とする請求項８から請求項１３のうちの何れか一項に記載の有機性廃棄物処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水汚泥処理等の嫌気性消化処理に係る有機性廃棄物処理方法および有機性廃棄物処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の一般的な生活雑排水等の下水は、下水処理場において、以下の処理が行われる。
下水処理場に送られた下水は、大きなゴミをとった後に最初沈殿池で、上澄み液と沈殿物である汚泥(以下、初沈汚泥と称す)とに分離される。上澄み液は曝気槽に送られ、曝気槽で好気性微生物により好気処理が行われる。好気処理が行われた処理液は最終沈殿池で、上澄み液と、沈殿物とに分離される。
【０００３】
最終沈殿池での上澄み液は、処理水として放流される。
最終沈殿池の沈殿物は、その一部が曝気槽に送られ好気処理を促進する一方、その他は、余剰汚泥として次の２つの方法で処理される。
余剰汚泥の第１の処理方法は、初沈汚泥とともに脱水工程で水分を除去し、脱水後の余剰汚泥、初沈汚泥を焼却、埋め立て等の最終処分を行う。
【０００４】
余剰汚泥の第２の処理方法は、下記の嫌気性消化処理を行った後、脱水し、焼却や埋め立て等の最終処分を行う。
従来の一般的な下水汚泥の嫌気性消化処理は、該下水汚泥を濃縮(沈殿)した後の初沈汚泥と該下水の上澄み液を好気性微生物で処理した後の残物である余剰汚泥とを、直接、嫌気性消化タンクに投入して処理している。
【０００５】
ここで、嫌気性消化タンクでの嫌気性消化処理は、３５〜３８℃で消化日数(初沈汚泥、余剰汚泥の当該タンクの滞留日数)が２０〜３０日の中温発酵と、５０〜５５℃で消化日数が１０〜２０日の高温発酵とがある。
嫌気性消化タンクでの消化温度を維持するために、外部から熱を嫌気性消化タンク内に供給して加温している。
【０００６】
最近、嫌気性消化処理を効率化、すなわち処理を早くするため、従来の嫌気性消化処理の前工程として、熱、オゾン、超音波、ミル破砕などの可溶化処理技術を付加して、メタンガスの増収、嫌気性消化処理後の汚泥量の削減を図る方法が現出している。
可溶化技術の中では熱処理が有望であり、初沈汚泥、余剰汚泥を混合して熱可溶化を行った後、消化処理する方式が主である。
【０００７】
ここで、熱可溶化を行うためには、１６０〜１９０℃の高温にするために、飽和水蒸気で加熱している。そのため、熱可溶化時、１６０〜１９０℃の高温であるとともに、１．７〜２．０気圧(０．７〜１．０ＭＰａ)の高温、高圧となる。
そこで、熱可溶化後に減圧する減圧タンクと、嫌気性消化タンクでの嫌気性消化処理の適温(中温発酵で３５〜３８℃、高温発酵で５０〜５５℃)まで冷却する冷却装置とが設備されている。
なお、本願に係わる先行技術文献としては、下記の特許文献１、２がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特表２００３−５００２０８号公報
【特許文献２】特開２００８−２９６１９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上述の余剰汚泥の第１の処理方法は、脱水後の余剰汚泥の量が多いため、その後の運搬等の作業が厄介である。
また、脱水後の余剰汚泥を燃やす場合には燃料が必要である。一方、脱水後の余剰汚泥を産業廃棄物として埋め立てる際には埋め立て場所の確保が困難となっている。また、埋め立て場所近くの住民に嫌悪感があるという不都合がある。
さらに、脱水後の余剰汚泥の量が多いために費用が嵩むという問題がある。
【００１０】
余剰汚泥の第２の処理方法は、消化タンクの容量が大きく、その割には汚泥の削減率が低いという欠点がある。また、嫌気性消化処理の前工程で熱可溶化する方法は、消化し易い初沈汚泥も熱処理してしまうことから熱エネルギの使用が不効率である。また、熱可溶化のために加熱したものを消化処理する前に、嫌気性消化処理の適温に冷却する必要がある。このように、加熱したものを再び冷却するため、エネルギ効率が悪い。
また、熱可溶化後の減圧のための減圧タンク、冷却のための冷却装置が必要であるとともに、加えた熱を回収する熱交換器などの補機類も必要となる。そして、これら設備のメンテナンスが必要であり、これにかかるコスト負担が大きいという問題がある。
【００１１】
本発明は上記実状に鑑み、エネルギが削減でき、かつ、設備、メンテナンスが必要なくコスト低減ができるとともに、廃棄物の減容化と効率の良いエネルギ回収が行える有機性廃棄物処理方法および有機性廃棄物処理装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成すべく、第１の本発明に関わる有機性廃棄物処理方法は、有機性廃棄物を、好気処理した後の余剰汚泥と前記有機性廃棄物の初沈汚泥とを別々に、処理する有機性廃棄物処理方法であって、前記余剰汚泥の流量を、当該余剰汚泥を後の熱可溶化後の嫌気性消化処理において前記初沈汚泥と混ぜた場合に、前記熱可溶化後の前記余剰汚泥の熱と前記初沈汚泥の熱とで、前記嫌気性消化処理の適温の温度範囲になるような所定の流量に調整する流量調整工程と、前記流量調整工程で所定の流量に調整された前記余剰汚泥を熱可溶化する熱可溶化工程と、前記熱可溶化工程で熱可溶化された前記余剰汚泥と前記初沈汚泥とに対して、加温する新たなエネルギが不要である前記嫌気性消化処理を行う嫌気性消化工程とを含んで成る。
望ましくは、前記嫌気性消化処理の適温の温度範囲は、中温発酵である３５〜３８℃程度または高温発酵である５０〜５５℃程度の温度範囲であり、前記熱可溶化工程は、１２０〜１９０℃の温度で行われるとよい。
【００１３】
第７の本発明に関わる有機性廃棄物処理装置は、第１の本発明に関わる有機性廃棄物処理方法を実現する装置である。
【００１４】
第１の本発明の有機性廃棄物処理方法および第７の本発明の有機性廃棄物処理装置によれば、熱可溶化の加温エネルギを嫌気性消化処理に利用するため、余分なエネルギを使用することなく、省エネルギ化が可能であり、設備、メンテナンスが不要になる。
【００１５】
第２の本発明に関わる有機性廃棄物処理方法は、第１の本発明の有機性廃棄物処理方法において、前記流量調整工程は、前記余剰汚泥が前記所定の流量になるように、当該余剰汚泥の濃度を調整する。
第８の本発明に関わる有機性廃棄物処理装置は、第２の本発明に関わる有機性廃棄物処理方法を実現する装置である。
【００１６】
第２の本発明の有機性廃棄物処理方法および第８の本発明の有機性廃棄物処理装置によれば、余剰汚泥の濃度を調整することで、余剰汚泥の流量を調整できる。
【００１７】
第３の本発明に関わる有機性廃棄物処理方法は、第１または第２の本発明の有機性廃棄物処理方法において、前記流量調整工程は、前記余剰汚泥の流量を、当該余剰汚泥を後に嫌気性消化処理において前記初沈汚泥と破砕した生ゴミとに混ぜた場合に前記嫌気性消化処理の適温となるような所定の流量に調整し、前記嫌気性消化工程は、前記熱可溶化工程で熱可溶化された前記余剰汚泥と前記初沈汚泥と前記破砕した生ゴミとに対して前記嫌気性消化処理を行っている。
【００１８】
第９の本発明に関わる有機性廃棄物処理装置は、第３の本発明に関わる有機性廃棄物処理方法を実現する装置である。
【００１９】
第３の本発明の有機性廃棄物処理方法および第９の本発明の有機性廃棄物処理装置によれば、生ゴミを余剰汚泥、初沈汚泥とともに、分解処理できる。
【００２０】
第４の本発明に関わる有機性廃棄物処理方法は、第１から第３のうちの何れかの本発明の有機性廃棄物処理方法において、前記嫌気性消化工程は、酸発酵を行う酸発酵工程とメタン発酵を行うメタン発酵工程とに分離されている。
第１０の本発明に関わる有機性廃棄物処理装置は、第４の本発明に関わる有機性廃棄物処理方法を実現する装置である。
【００２１】
第４の本発明の有機性廃棄物処理方法および第１０の本発明の有機性廃棄物処理装置によれば、嫌気性消化工程は、酸発酵を行う酸発酵工程とメタン発酵を行うメタン発酵工程とに分離しているので、酸発酵工程とメタン発酵工程とのそれぞれに適した雰囲気で処理を行えるため、効率的に嫌気性消化工程が行える。
【００２２】
第５の本発明に関わる有機性廃棄物処理方法は、第１から第４のうちの何れかの本発明の有機性廃棄物処理方法において、前記嫌気性消化工程で嫌気性消化処理された消化後有機性廃棄物を固液分離する第１固液分離工程と、前記第１固液分離工程で固液分離された固形分を前記嫌気性消化工程に循環する第１循環工程とを含んでいる。
第１１の本発明に関わる有機性廃棄物処理装置は、第５の本発明に関わる有機性廃棄物処理方法を実現する装置である。
【００２３】
第５の本発明の有機性廃棄物処理方法および第１１の本発明の有機性廃棄物処理装置によれば、嫌気性消化処理された消化後有機性廃棄物の固形分を嫌気性消化工程に循環するので、より多くのメタンガスを回収できるとともに、消化処理後の有機性廃棄物の固形分をより減容化することができる。
【００２４】
第６の本発明に関わる有機性廃棄物処理方法は、第１から第５のうちの何れかの本発明の有機性廃棄物処理方法において、前記嫌気性消化工程で嫌気性消化処理された消化後有機性廃棄物を固液分離する第２固液分離工程と、前記第２固液分離工程で固液分離された固形分を前記熱可溶化工程に循環する第２循環工程とを含んでいる。
第１２の本発明に関わる有機性廃棄物処理装置は、第６の本発明に関わる有機性廃棄物処理方法を実現する装置である。
【００２５】
第６の本発明の有機性廃棄物処理方法および第１２の本発明の有機性廃棄物処理装置によれば、嫌気性消化処理された消化後有機性廃棄物の固形分を熱可溶化工程に循環するので、より多くのメタンガスを回収できるとともに、消化処理後の有機性廃棄物の固形分をより減容化することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の有機性廃棄物処理方法および有機性廃棄物処理装置によれば、嫌気性消化処理のために加温する新たなエネルギが、不要で、かつ、有機性廃棄物の熱可溶化後の冷却設備、メンテナンスが必要なくコスト低減ができるとともに、廃棄物の減容化とメタンガスの増収により、効率の良いエネルギ回収が行える。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】下水処理場を機能的に示す概念図である。
【図２】本発明に係わる実施形態１の有機汚泥処理装置を機能的に示す概念図である。
【図３】本発明に係わる実施形態２の有機汚泥処理装置を機能的に示す概念図である。
【図４】本発明に係わる実施形態３の有機汚泥処理装置を機能的に示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
図１は、下水処理場１を機能的に示す概念図である。
一般家庭等の生活雑排水、し尿などの下水(有機性廃棄物)は、下水道を通って図１に示す下水処理場１に送られる。
【００２９】
下水処理場１は、下水を上澄み水と汚泥(初沈汚泥)とに分離する最初沈殿池２と、最初沈殿池２の上澄み水を好気処理する曝気槽３と、曝気槽３で好気処理された好気性消化後有機性廃棄物を上澄み水と沈殿物とに分離する最終沈殿池４とが設備されている。
【００３０】
下水処理場１に送られた下水は、大きなゴミが除去された後に最初沈殿池２に送られる。  最初沈殿池２において、下水は自然沈下(自然沈殿)により、上澄み水と沈殿した固形物の汚泥とに分離される。この沈殿した固形物の汚泥は、以下、初沈汚泥と称す。
最初沈殿池２での上澄み水は、好気処理される曝気槽３に送られる。曝気槽３内には空気が入れられ、好気性微生物の活動が活発化されている。
【００３１】
曝気槽３において、有機物を含む上澄み水は、好気性微生物の消化によって処理される。なお、好気性微生物は、曝気槽３に送られる上澄み水に含まれているが、別途、曝気槽３に投入してもよい。
曝気槽３で好気処理された好気性消化後有機性廃棄物は、最終沈殿池４に送られる。
【００３２】
最終沈殿池４において、好気性消化後有機性廃棄物は、自然沈下(自然沈殿)により、上澄み水と沈殿物(汚泥)とに分離される。なお、最終沈殿池４の沈殿物(汚泥)は、殆どが最初沈殿池２での上澄み水の有機物を食して増えた好気性微生物である。
最終沈殿池４における上澄み水は処理水として抜き出され、放流等される。
一方、最終沈殿池４の沈殿物は、循環路ｐ１を通って分岐路ｐ２１、ｐ２２に送られ、分岐路ｐ２１を介して、その一部が流量制御されて曝気槽３に送られるとともに、その他の沈殿物は、分岐路ｐ２２を介して、余剰汚泥として有機汚泥処理装置Ａ１に送られ、最終的な処理が行われる。
【００３３】
＜＜実施形態１＞＞
図２は、本発明に係わる実施形態１の有機汚泥処理装置Ａ１を機能的に示す概念図である。
有機汚泥処理装置Ａ１は、余剰汚泥の濃度を調整して熱可溶化した後、消化しやすい初沈汚泥等とともに直接、嫌気性消化タンク７に投入して嫌気性消化処理を行う装置である。
具体的には、有機汚泥処理装置Ａ１は、嫌気性消化し易い初沈汚泥や生ゴミ等は直接消化処理し、消化しにくい余剰汚泥は熱エネルギ(飽和蒸気圧下のｌ６０〜１９０℃の熱)を加えて熱可溶化した熱可溶化余剰汚泥として消化し易くしてから、初沈汚泥等と混合して、嫌気性消化処理する。
【００３４】
有機汚泥処理装置Ａ１では、余剰汚泥を初沈汚泥と混合して嫌気性消化タンク７内の温度が所定の範囲内となるよう、余剰汚泥の濃度の調整を行い、余剰汚泥の流量を調整している。
つまり、余剰汚泥を熱可溶化した後の高温(例えばｌ６０〜１９０℃)の熱可溶化余剰汚泥を冷却することなく、また、常温(例えばｌ０〜２５℃)の初沈汚泥を加温することなく、高温の熱可溶化余剰汚泥のもつ熱量と常温の初沈汚泥のもつ熱量との熱バランスが、嫌気性消化タンク７での嫌気性消化処理に適した所定範囲内に収まるようにしている。
【００３５】
有機汚泥処理装置Ａ１は、余剰汚泥の濃度を調整する濃度調整装置５と、濃度調整後の余剰汚泥を熱可溶化する熱可溶化装置６と、熱可溶化された熱可溶化余剰汚泥や最初沈殿池２(図１参照)からの初沈汚泥等の嫌気性消化処理を行う嫌気性消化タンク７とを備える。
熱可溶化装置６は、余剰汚泥を高温・高圧の条件下で、熱可溶化させるための装置である。
【００３６】
具体的には、熱可溶化装置６は、余剰汚泥が投入される容器６ａと、容器６ａ内の圧力、温度をそれぞれ測定する図示しない圧力センサ、温度センサと、ボイラ(図示せず)に接続して容器６ａ内へのスチームの供給を制御するスチームバルブ(図示せず)と、容器６ａ内の圧力を制御する圧力調節弁６ｂと、圧力調節弁６ｂとスチームバルブとを制御して容器６ａ内を所定温度及び所定圧力に制御する制御部とを備える。圧力調節弁６ｂは、熱可溶化装置６内の気圧を維持するために、及び減圧するために、その開度が制御される。
【００３７】
熱可溶化装置６は、余剰汚泥の供給及び余剰汚泥を熱可溶化した熱可溶化余剰汚泥の排出の際に、供給されるスチームを無駄に排出することなく滞留させる連続式の熱可溶化装置である。
ここで、容器６ａ内の所定圧力は０．２ＭＰａ〜１．０ＭＰａ、好ましくは０．５ＭＰａ〜０．８ＭＰａであり、容器６ａ内の所定温度は１２０℃〜１９０℃、好ましくは１５０℃〜１７０℃である。制御部が、温度センサ、圧力センサにより測定された容器６ａ内の温度及び圧力に基づいて、スチームバルブと圧力調節弁６ｂとを開閉して、所定圧力及び所定温度とすることにより、容器６ａ内に投入された余剰汚泥が加水分解により熱可溶化されることとなる。
【００３８】
濃度調整装置５は、嫌気性消化タンク７に送られる熱可溶化した高温の熱可溶化余剰汚泥がもつ熱量と常温(例えば、１０℃程度(冬)〜２５℃程度(夏))の初沈汚泥がもつ熱量の容量バランスが、熱交換器等の設備を用いることなく嫌気性消化処理に適した所定の温度範囲となるように、熱可溶化装置６に送る余剰汚泥の濃度の調整を行い、その流量を調整する装置である。なお、所定の温度範囲とは、前記した中温発酵の場合には３５〜３８℃程度、高温発酵の場合には５０〜５５℃程度である。
【００３９】
濃度調整装置５には、余剰汚泥の濃度と流量とをそれぞれ計測するための濃度計、流量計(図示せず)が設けられている。濃度調整装置５での余剰汚泥の濃度と流量とを、濃度計と流量計とで実測することで、図示しない制御部により、熱可溶化装置６から嫌気性消化タンク７に送られる余剰汚泥の濃度の調整を行い、余剰汚泥の流量を調整している。
濃度調整装置５は、ｌ２０〜１９０℃の高温で熱可溶化した高温の熱可溶化余剰汚泥の熱と、常温の初沈汚泥の熱とで、嫌気性消化タンク７で行われる熱可溶化余剰汚泥および初沈汚泥の嫌気性消化処理を行うための適温とする。
【００４０】
例えば、熱可溶化装置６で熱可溶化された熱可溶化余剰汚泥の温度が１６０℃、初沈汚泥の温度が１０℃であり、嫌気性消化タンク７における熱可溶化余剰汚泥および初沈汚泥の嫌気性消化処理の適温が３５℃の場合、熱可溶化された熱可溶化余剰汚泥の嫌気性消化タンク７への流量Ｆ１と初沈汚泥の嫌気性消化タンク７への流量Ｆ２とは、熱量の平衡から次のように算出される。
１６０×Ｆ１＋１０×Ｆ２＝３５×(Ｆ１＋Ｆ２)      (１)
(１)式より、          ５×Ｆ１＝Ｆ２                    (２)
の関係が導かれる。
【００４１】
従って、Ｆ１＝(１／５)×Ｆ２の関係にあるので、熱可溶化余剰汚泥の嫌気性消化タンク７への流量Ｆ１を初沈汚泥の嫌気性消化タンク７への流量Ｆ２の１／５とすればよいことが分る。
(２)式の熱可溶化余剰汚泥の嫌気性消化タンク７への流量Ｆ１と初沈汚泥の嫌気性消化タンク７への流量Ｆ２との関係に従って、制御部により、熱可溶化余剰汚泥の嫌気性消化タンク７への流量Ｆ１と、初沈汚泥の嫌気性消化タンク７への流量Ｆ２とを決定し、流量Ｆ１、Ｆ２になるように制御する。
【００４２】
これにより、熱可溶化余剰汚泥の嫌気性消化タンク７への流量Ｆ１は、濃度調整装置５で余剰汚泥の濃度を調整することにより、制御される。すなわち、濃度調整装置５の余剰汚泥の濃度を調整することにより熱可溶化余剰汚泥の流量Ｆ１が調整されるので、(２)式の関係の流量Ｆ１に熱可溶化余剰汚泥を制御すればよい。
【００４３】
なお、初沈汚泥、熱可溶化余剰汚泥に加え、破砕した生ゴミを嫌気性消化タンク７で嫌気性消化処理する場合には、初沈汚泥の嫌気性消化タンク７への流量と破砕した生ゴミの嫌気性消化タンク７への流量とを加えた流量をＦ２として同様に演算すればよい。
【００４４】
濃度調整装置５における余剰汚泥の濃度調整は、脱水そのものによるものと一部未脱水の濃縮余剰汚泥と脱水した余剰汚泥とを混合する等の方法がある。
嫌気性消化タンク７は、熱可溶化した熱可溶化余剰汚泥と初沈汚泥の嫌気性消化処理を行うための槽である。
嫌気性消化タンク７(以下、消化タンク７と称す)は、図示しない制御部により制御される。
【００４５】
消化タンク７は、消化タンク７内に既に入っている熱可溶化余剰汚泥および初沈汚泥と新たに投入された高温の熱可溶化余剰汚泥と常温の初沈汚泥を攪拌して、混合するための攪拌装置７ａと、嫌気性消化処理により発生するメタンガスを回収するための図示しないメタンガス回収器とを備えている。
消化タンク７は、その内部に配置される攪拌装置７ａにより、消化タンク７内の有機性廃棄物である熱可溶化された高温の熱可溶化余剰汚泥と常温の初沈汚泥の温度分布を、嫌気性消化処理に適した温度に均一化することができる。
【００４６】
なお、消化タンク７は、図示しないが、消化タンク７内の有機性廃棄物である熱可溶化余剰汚泥および初沈汚泥のｐＨ値を計測するｐＨ計測器と、消化タンク７内にｐＨ調整剤としてのアルカリ性物質を注入可能なｐＨ調整器とを備えていてもよい。この場合には、ｐＨ計測器により消化タンク７内の有機性廃棄物のｐＨ値をモニタして、ｐＨ調整器により、消化タンク７内の有機性廃棄物のｐＨ値を調整することができる。
【００４７】
消化タンク７内に配置される攪拌装置７ａは、攪拌翼７ａ１だけでもドラフトチューブ付攪拌翼７ａ１でもよい。
消化タンク７内に配置される攪拌装置７ａは、筒状、ここでは円筒状であって、消化タンク７内の中央部を囲んで配置されるドラフトチューブ７ａ２と、ドラフトチューブ７ａ２の内部に配置されるとともに図示しない駆動装置により回転駆動される攪拌翼７ａ１とを備えている。
【００４８】
ドラフトチューブ付攪拌翼を備えるこの攪拌装置７ａによれば、攪拌翼７ａ１が消化タンク７内の有機性廃棄物の熱可溶化余剰汚泥と初沈汚泥とを攪拌することにより、ドラフトチューブ７ａ２の内部において、上方から下方に向かう流れである下降流が形成される。また、消化タンク７内では、ドラフトチューブ７ａ２の外部（又は、周囲）において、下方から上方に向かう流れである上昇流が形成されるため、攪拌装置７ａにより消化タンク７内の全体で有機性廃棄物の熱可溶化余剰汚泥と初沈汚泥とが攪拌されて、流動することとなり、熱可溶化余剰汚泥と初沈汚泥の温度分布の均一化が促進される。
【００４９】
また、消化タンク７には、消化タンク７内の有機性廃棄物の熱可溶化余剰汚泥および初沈汚泥の温度を計測する図示しない温度計を備える。温度計で計測された温度をフィードバックすることにより、消化タンク７内の有機性廃棄物が所定の温度となるべく、熱可溶化余剰汚泥(熱可溶化有機性廃棄物)と初沈汚泥のそれぞれの投入が、前記の如く、制御部により制御されている。
【００５０】
そして、熱可溶化装置６から排出された高温の熱可溶化された熱可溶化余剰汚泥と初沈汚泥とは、消化タンク７内において、攪拌装置７ａ内またはその近傍に投入される。これにより、消化タンク７において、熱可溶化された高温の熱可溶化余剰汚泥と、常温の初沈汚泥とを攪拌して混合することができるので、消化タンク７内の有機性廃棄物の温度の均一化が促進される。
【００５１】
例えば、熱可溶化装置６から排出された高温の熱可溶化余剰汚泥と初沈汚泥とは、ドラフトチューブ７ａ２の内部に、又はドラフトチューブ７ａ２の内部に向って投入され、より具体的には、攪拌翼７ａ１の近傍、又は上下方向から見て攪拌翼７ａ１と重なる位置で投入される。攪拌翼７ａ１の近傍又は上下方向で重なる位置は、攪拌翼７ａ１の攪拌により生じる流れが速い箇所であるため、熱可溶化された熱可溶化余剰汚泥が有する熱を常温の初沈汚泥に、より効率的に伝達させることが可能となる。
【００５２】
また、消化タンク７は、制御部の制御により、嫌気性消化処理である以下の処理が行われる。
嫌気性消化処理は、余剰汚泥から有機酸(主に酢酸(ＣＨ３ＣＯＯＨ)、他にプロピオン酸(Ｃ２Ｈ５ＣＯＯＨ)等)を生成する酸発酵と、有機酸からメタンガス(ＣＨ４)と二酸化炭素(ＣＯ２)を生成するメタン発酵との２つの工程がある。
嫌気性消化処理の２つの過程を単一の消化タンク７の中で同時並行的に行う場合、酸発酵処理及びメタン発酵処理が同時並行的に行われることになる。
【００５３】
そこで、前記の制御部は、まず、消化タンク７内の有機性廃棄物である熱可溶化余剰汚泥と初沈汚泥を、温度が３５〜３８℃(中温発酵)、又は５０〜５５℃(高温発酵)、ｐＨ値が6.5〜8.5となるように７〜３０日維持する。
【００５４】
なお、消化タンク７内の熱可溶化余剰汚泥と初沈汚泥の温度が所定温度を下回った場合には、新たに熱可溶化余剰汚泥を投入することにより、消化タンク７内の有機性廃棄物の温度を上昇させる。一方、消化タンク７内の熱可溶化余剰汚泥と初沈汚泥の温度が所定温度を上回った場合には、新たに初沈汚泥を投入することにより、消化タンク７内の有機性廃棄物の温度を下降させる。
なお、消化タンク７内の温度が５０〜５５℃の場合には、メタン発酵処理の処理速度は、温度が３５〜３８℃の場合に比べ、２倍の処理能力を有する。
【００５５】
次に、有機汚泥処理装置Ａ１を用いた有機汚泥処理方法(有機性廃棄物処理方法)について説明する。
有機汚泥処理装置Ａ１を用いた有機汚泥処理方法は、濃度調整工程(流量調整工程)と、熱可溶化工程と、嫌気性消化工程とを有している。
【００５６】
濃度調整工程は、消化タンク７において初沈汚泥(ほぼ１０〜２５℃)と熱可溶化された高温の熱可溶化余剰汚泥(１２０℃〜１９０℃、好ましくは１５０℃〜１７０℃)とが混ざった場合にそれらの熱量で嫌気性消化される適温になるように、濃度調整装置５において、余剰汚泥の濃度を調整することで流量を調整する工程である。
【００５７】
すなわち、濃度調整装置５において余剰汚泥の濃度を調整することで余剰汚泥の流量を調整し、消化タンク７において、熱可溶化装置６で熱可溶化された熱可溶化余剰汚泥の流量が、消化タンク７において初沈汚泥と熱可溶化余剰汚泥とが混ざった場合に嫌気性消化の適温(中温発酵の場合には３５〜３８℃程度、高温発酵の場合には５０〜５５℃程度)になるようにしている。
【００５８】
具体的には、前記したように、例えば、熱可溶化装置６で熱可溶化された熱可溶化余剰汚泥の温度が１６０℃、初沈汚泥の温度が１０℃であり、消化タンク７での熱可溶化余剰汚泥および初沈汚泥の嫌気性消化処理の適温が３５℃の場合、熱可溶化余剰汚泥の消化タンク７への流量Ｆ１と初沈汚泥の消化タンク７への流量Ｆ２とは、前記の(１)式を用いて(２)式で表され、Ｆ１＝(１／５)×Ｆ２であるので、熱可溶化余剰汚泥の消化タンク７への流量Ｆ１を初沈汚泥の消化タンク７への流量Ｆ２の１／５とすればよい。なお、破砕した生ゴミを消化タンク７へ投入する場合には、初沈汚泥の嫌気性消化タンク７への流量と破砕した生ゴミの嫌気性消化タンク７への流量とを加えた流量をＦ２とすればよい。
【００５９】
従って、濃度調整工程において、濃度調整装置５において余剰汚泥の濃度を調整することで、初沈汚泥の消化タンク７への流量Ｆ２に対する熱可溶化余剰汚泥の消化タンク７への流量Ｆ１を調整する。
本濃度調整工程により、消化タンク７における初沈汚泥および熱可溶化余剰汚泥の温度が嫌気性消化処理の適温になるので、嫌気性消化処理が効率的に行われることになる。
【００６０】
熱可溶化工程は、高温、高圧に制御された熱可溶化装置６内で、後工程での嫌気性消化処理を行い難い余剰汚泥を熱可溶化し、嫌気性消化工程において嫌気性消化処理が促進されるようにするための工程である。
熱可溶化装置６の内部はボイラ(図示せず)からのスチームにより、圧力が０．２ＭＰａ〜１．０ＭＰａ、好ましくは０．５ＭＰａ〜０．８ＭＰａ、温度が１２０℃〜１９０℃、好ましくは１５０℃〜１７０℃の高温、高圧に制御されている。
【００６１】
余剰汚泥は、連続的に高温、高圧の熱可溶化装置６内に供給され、熱可溶化される。これにより、熱可溶化装置６内で、余剰汚泥が熱可溶化した熱可溶化余剰汚泥（熱可溶化有機性廃棄物）を得ることができる。
【００６２】
また、熱可溶化装置６内で熱可溶化された熱可溶化余剰汚泥を排出する際には、熱可溶化装置６内の温度を所定の温度に制御するために、熱可溶化装置６内の高温のスチームを滞留させるとともに、熱可溶化装置６に供給するスチーム量を、余剰汚泥の供給量及び熱可溶化装置６内の温度とに応じて制御する。
嫌気性消化工程は、酸発酵工程とメタン発酵工程との２つの工程からなり、消化タンク７において行われる。
【００６３】
嫌気性消化工程に含まれる酸発酵工程とメタン発酵工程の２つの工程が単一の消化タンク７内で同時並行的に行われるので、熱可溶化余剰汚泥（熱可溶化有機性廃棄物)を消化タンク７内に供給し、消化タンク７内で温度が３５〜３８℃、又は５０〜５５℃、ｐＨ値が６．５〜８．５となるように７〜３０日維持する。これにより、消化タンク７内で酸生成菌とメタン生成菌を増殖させ、かつ増殖した状態を維持できる。
【００６４】
そして、酸発酵した有機性廃棄物(酢酸(ＣＨ３ＣＯＯＨ)、プロピオン酸(Ｃ２Ｈ５ＣＯＯＨ))がメタン発酵して、メタンガス(ＣＨ４)と二酸化炭素(ＣＯ２)を発生して、固形分量が減少することとなる。
なお、嫌気性消化によって発生したメタンガスは、消化タンク７が備えるメタンガス回収器(図示せず)によって回収されて、ボイラ等に供給される。
【００６５】
嫌気性消化工程が行われ消化された有機性廃棄物である消化後有機性廃棄物は、図示しない脱水処理装置により、水分（脱水ろ液）と固形分（脱水汚泥ケーキ）とに分離される等して処理される。
なお、脱水汚泥ケーキは、乾燥装置により乾燥させて焼却するか、又は、有機汚泥処理装置Ａ１の場外に搬出されて、コンポスト化されるか、又は埋め立てられる。また、脱水した脱水ろ液は、例えば、活性汚泥処理を行なう水処理系の活性汚泥処理場等に返流される。
【００６６】
以上、実施形態１の有機汚泥処理装置Ａ１を用いた有機汚泥処理方法によれば、余分なエネルギを使用することなく、また、余分な熱交換等の補機を設置しなくて済む。そのため、有機汚泥処理装置Ａ１でのエネルギの消費が少なく、かつ、設備やそのメンテナンスを必要とすることがない。例えば、熱エネルギは、従来に比べて、２０％程度削減される。
また、設備、メンテナンスを必要としないことから、コストの削減が可能である。
【００６７】
さらに、余剰汚泥が消化し易くなるので、従来に比べて消化日数の短縮(従来の１／２〜１／４の消化日数)が可能である。
また、下水処理場１からの発生汚泥量の削減(従来の３０〜５０％減)が可能であり、消化ガス(メタンガス)の増収(従来の１０〜３０％増)を図れ、エネルギの回収が行える。
従って、エネルギの消費が少なく、設備、メンテナンスを必要としない余剰汚泥を効率的に処理する低コストの有機汚泥処理装置Ａ１が得られる。
【００６８】
＜＜実施形態２＞＞
次に、実施形態２の有機汚泥処理装置Ａ２を用いた有機汚泥処理方法(有機性廃棄物処理方法)について説明する。
図３は、本発明に係わる実施形態２の有機汚泥処理装置Ａ２を機能的に示す概念図である。
【００６９】
実施形態２の有機汚泥処理装置Ａ２は、実施形態１の嫌気性消化タンク７を、高い温度(例えば、約６０℃)で発酵し易い酸発酵工程を行う酸発酵槽２７と、低い温度(例えば、約３５℃)で発酵し易いメタン発酵工程を行うメタン発酵槽２８とに分けたものである。
その他の構成は、実施形態１と同様であるから、実施形態１と同様な構成要素には、２０番台の符号を付して示し、詳細な説明は省略する。
【００７０】
酸発酵槽２７は、制御部と、ｐＨ計測器と、ｐＨ調整器と、温度計と、攪拌装置２７ａとを備えている。
酸発酵槽２７は、酸発酵槽２７内の有機性廃棄物の熱可溶化余剰汚泥と初沈汚泥の温度を計測する温度計を備え、制御部により、酸発酵槽２７内の有機性廃棄物(熱可溶化余剰汚泥と初沈汚泥)が所定の温度となるように、熱可溶化余剰汚泥と初沈汚泥の投入が制御されている。
【００７１】
具体的には、酸発酵槽２７内の有機性廃棄物である熱可溶化余剰汚泥(温度１２０℃〜１９０℃、好ましくは１５０℃〜１７０℃)と初沈汚泥(例えば、温度１０℃〜２５℃程度)とを酸発酵に適した所定の温度(例えば、約６０℃)とするために、熱可溶化余剰汚泥の流量Ｆ２１と初沈汚泥との流量Ｆ２２とが制御されている。
【００７２】
これにより、熱可溶化装置２６から酸発酵槽２７に送られる熱可溶化余剰汚泥(熱可溶化有機性廃棄物)(温度１２０℃〜１９０℃、好ましくは１５０℃〜１７０℃)を、酸発酵槽２７内の熱可溶化余剰汚泥(熱可溶化有機性廃棄物)および初沈汚泥を嫌気性消化処理における酸発酵処理するのに適した温度(例えば、約６０℃)に、加熱するための熱源とすることができる。
酸発酵槽２７への熱可溶化された熱可溶化余剰汚泥の流量Ｆ２１と初沈汚泥の酸発酵槽２７への流量Ｆ２２とは、(１)式、(２)式と同様に、次のように算出される。
【００７３】
例えば、熱可溶化装置２６で熱可溶化された熱可溶化余剰汚泥の温度が１６０℃、初沈汚泥の温度が１０℃であり、酸発酵槽２７での熱可溶化余剰汚泥および初沈汚泥の嫌気性消化処理の適温が６０℃の場合、酸発酵槽２７への熱可溶化された熱可溶化余剰汚泥の流量Ｆ２１と初沈汚泥の酸発酵槽２７への流量Ｆ２２とは、次のように算出される。
１６０×Ｆ２１＋１０×Ｆ２２  ＝  ６０×(Ｆ２１＋Ｆ２２)    (３)
(３)式より、                ２×Ｆ２１＝Ｆ２２                    (４)
の関係が導かれる。
【００７４】
従って、Ｆ２１＝(１／２)×Ｆ２２であるので、熱可溶化余剰汚泥の酸発酵槽２７への流量Ｆ２１を初沈汚泥の酸発酵槽２７への流量Ｆ２２の１／２とすればよいことが分る。
なお、初沈汚泥、熱可溶化余剰汚泥に加え、破砕した生ゴミを酸発酵槽２７で嫌気性消化処理する場合には、初沈汚泥の酸発酵槽２７への流量と破砕した生ゴミの酸発酵槽２７への流量とを加えた流量をＦ２２として同様に演算すればよい。
このように、高温の熱可溶化余剰汚泥の熱を有効に利用することで、消費する熱エネルギの低減が可能となる。
【００７５】
そして、酸発酵工程と、メタン発酵工程それぞれの工程に適した条件に制御することができ、効率的な嫌気性消化処理が可能になる。
ただし、この場合、４０〜９０°Cに調整したのちメタン発酵槽２８に投入する。メタン発酵槽２８は、メタン発酵槽２８内の有機性廃棄物の温度を所定温度(例えば、約４０℃)とするための熱交換器等が必要となる場合もある。
【００７６】
酸発酵槽２７内に配置される酸発酵用攪拌装置２７ａは、攪拌翼２７ａ１だけでもドラフトチューブ付攪拌翼２７ａ１でもよい。
ドラフトチューブ付攪拌翼の場合の酸発酵用攪拌装置２７ａは、図２の攪拌装置７ａに相当し、筒状、ここでは円筒状であって、酸発酵槽２７内の中央部を囲んで配置されるドラフトチューブ２７ａ２と、駆動装置（図示されず）により回転駆動されるとともにドラフトチューブ２７ａ２の内部に配置された攪拌翼２７ａ１とを、備えている。
【００７７】
そして、熱可溶化装置２６から排出された高温の熱可溶化余剰汚泥(熱可溶化有機性廃棄物)、初沈汚泥等は、酸発酵槽２７内において、酸発酵用攪拌装置２７ａ内またはその近傍に投入される。具体的には、前記した図２の攪拌装置７ａに対するのと同様、ドラフトチューブ２７ａ２の内部に、又はドラフトチューブ２７ａ２の内部に向かって投入され、より具体的には、攪拌翼２７ａ１の近傍、又は上下方向から見て攪拌翼２７ａ１と重なる位置で投入される。
【００７８】
これにより、攪拌翼２７ａ１の近傍又は上下方向で重なる位置は、攪拌翼２７ａ１の攪拌により生じる流れが速い箇所であるため、熱可溶化された熱可溶化余剰汚泥が有する熱を常温の初沈汚泥等に、より効率的に伝達させることが可能となる。
つまり、酸発酵用攪拌装置２７ａによれば、酸発酵槽２７内の有機性廃棄物である熱可溶化余剰汚泥と初沈汚泥とに、実施形態１の嫌気性消化タンク７内の有機性廃棄物の熱可溶化余剰汚泥と初沈汚泥の流動と同様の流動を発生させることができて、酸発酵槽２７内の有機性廃棄物の温度分布の均一化が促進される。
【００７９】
嫌気性消化工程における酸発酵工程及びメタン発酵工程をそれぞれ別々の槽である酸発酵槽２７及びメタン発酵槽２８に分けて行う２槽消化方式では、以下のようにして、酸発酵工程及びメタン発酵工程が行われる。
【００８０】
酸発酵工程では、熱可溶化余剰汚泥(熱可溶化有機性廃棄物)が酸発酵槽２７に供給され、酸発酵槽２７が備える制御部は、酸発酵槽２７内の有機性廃棄物の熱可溶化余剰汚泥と初沈汚泥とを、温度が３５〜３８℃、又は５０〜５６℃、ｐＨ値が５〜７となるように１〜２日維持する。これにより、酸生成菌を増殖させ、かつ増殖した状態を維持できる。そのため、適温で酸発酵でき、熱可溶化余剰汚泥と初沈汚泥とから酢酸、プロピオン酸を生成できる。
【００８１】
次のメタン発酵工程では、酸発酵処理された有機性廃棄物がメタン発酵槽としてのメタン発酵槽２８に供給され、メタン発酵槽２８の制御部は、メタン発酵槽２８内の有機性廃棄物を、温度が３５〜３８℃、又は５０〜５６℃、ｐＨ値が６．５〜８．５となるように５〜３０日維持する。これにより、メタン生成菌を増殖させ、かつ増殖した状態を維持できる。そして、酸発酵槽２７で酸発酵した有機性廃棄物(酢酸、プロピオン酸等)が、メタン発酵槽２８でメタン発酵して、メタンガスと二酸化炭素を発生して、固形分量が減少することとなる。
【００８２】
実施形態２の有機汚泥処理装置Ａ２によれば、嫌気性消化工程の酸発酵工程とメタン発酵工程とを分けて、それぞれ酸発酵工程とメタン発酵工程とに適した温度で処理を行うので、有機性廃棄物(熱可溶化余剰汚泥、初沈汚泥、生ゴミ等)を効率良く分解することが可能である。そのため、嫌気性消化処理が効果的に行える。
その他、実施形態１と同様な作用効果を奏する。
【００８３】
＜＜実施形態３＞＞
次に、実施形態３の有機汚泥処理装置Ａ３を用いた有機汚泥処理方法(有機性廃棄物処理方法)について説明する。
図４は、本発明に係わる実施形態３の有機汚泥処理装置Ａ３を機能的に示す概念図である。
【００８４】
有機汚泥処理装置Ａ３は、実施形態２の有機汚泥処理装置Ａ２の構成のほかに、メタン発酵槽３８から排出される嫌気性消化後処理汚泥(消化後有機性廃棄物)を固形分と液体分(水分)とを固液分離する固液分離装置３９と、固液分離装置３９で分離された固形分を酸発酵槽３７に戻すパイプラインの循環ライン３１とをさらに備えたものである。
その他の構成は、実施形態２と同様であるから、実施形態２と同様な構成要素には３０番台の符号を付して示し、詳細な説明は省略する。
【００８５】
固液分離装置３９は、酸発酵槽３７、メタン発酵槽３８から排出される嫌気性消化後処理汚泥(消化後有機性廃棄物)の固液分離を行う。
循環ライン３１は、酸発酵槽３７、メタン発酵槽３８内で嫌気性消化された消化後有機性廃棄物が固液分離装置３９で固液分離された固形分を、再び、酸発酵槽３７内に循環させるためのパイプラインである。また、循環ライン３１は図示しない循環ポンプを備えており、熱可溶化余剰汚泥(熱可溶化有機性廃棄物)と初沈汚泥とに、固液分離された固形分を合流させて、酸発酵槽３７内に循環させる。
【００８６】
酸発酵槽３７内に配置される酸発酵用攪拌装置３７ａは、攪拌翼３７ａ１だけでもドラフトチューブ付攪拌翼３７ａ１でもよい。
ドラフトチューブ付攪拌翼の場合の酸発酵用攪拌装置３７ａは、図２の攪拌装置７ａに相当し、筒状、ここでは円筒状であって、酸発酵槽３７内の中央部を囲んで配置されるドラフトチューブ３７ａ２と、駆動装置（図示されず）により回転駆動されるとともにドラフトチューブ３７ａ２の内部に配置された攪拌翼３７ａ１とを、備えている。
【００８７】
そして、熱可溶化装置３６から排出された高温の熱可溶化余剰汚泥(熱可溶化有機性廃棄物)と初沈汚泥と循環ライン３１からの消化後有機性廃棄物の固形分は、酸発酵槽３７内において、酸発酵用攪拌装置３７ａ内またはその近傍に投入される。具体的には、前記した攪拌装置７ａ(図２参照)に対するのと同様、ドラフトチューブ３７ａ２の内部に、又はドラフトチューブ３７ａ２の内部に向って投入される。より具体的には、攪拌翼３７ａ１の近傍、又は上下方向から見て攪拌翼３７ａ１と重なる位置で投入される。
【００８８】
これにより、攪拌翼３７ａ１の近傍又は上下方向で重なる位置は、攪拌翼３７ａ１の攪拌により生じる流れが速い箇所であるため、熱可溶化された熱可溶化余剰汚泥が有する熱を常温の初沈汚泥および消化後有機性廃棄物の固形分に、より効率的に伝達させることが可能となる。
【００８９】
つまり、酸発酵用攪拌装置３７ａによれば、酸発酵槽３７内の有機性廃棄物である熱可溶化余剰汚泥と初沈汚泥と消化後有機性廃棄物の固形分とに、実施形態１の嫌気性消化タンク７内の有機性廃棄物の熱可溶化余剰汚泥と初沈汚泥の流動と同様の流動を発生させることができて、酸発酵槽３７内の有機性廃棄物の温度分布の均一化が促進される。
【００９０】
酸発酵槽３７への熱可溶化された熱可溶化余剰汚泥の流量Ｆ３１と、酸発酵槽３７への初沈汚泥の流量Ｆ３２と、循環ライン３１からの消化後有機性廃棄物の固形分の流量Ｆ３３は、次のように算出される。
【００９１】
例えば、熱可溶化装置３６で熱可溶化された熱可溶化余剰汚泥の温度が１６０℃、初沈汚泥の温度が１０℃、循環ライン３１からの消化後有機性廃棄物の固形分の温度が２０℃であり、酸発酵槽３７での熱可溶化された熱可溶化余剰汚泥および初沈汚泥および消化後有機性廃棄物の固形分の嫌気性消化処理の適温が６０℃の場合、熱可溶化された熱可溶化余剰汚泥の酸発酵槽３７への流量Ｆ３１と、初沈汚泥の酸発酵槽３７への流量Ｆ２２と、循環ライン３１からの消化後有機性廃棄物の固形分の酸発酵槽３７への流量Ｆ３３とは、(１)式、(２)式と同様に、次のように算出される。
１６０×Ｆ３１＋１０×Ｆ３２＋２０×Ｆ３３
＝６０×(Ｆ３１＋Ｆ３２＋Ｆ３３)      (５)
(５)式より、  Ｆ３１＝(１／１０)×(５×Ｆ３２＋４×Ｆ３３)      (６)
の関係が導かれる。
【００９２】
従って、Ｆ３１＝(１／１０)×(５×Ｆ３２＋４×Ｆ３３)の関係があるので、熱可溶化余剰汚泥の酸発酵槽３７への流量Ｆ３１を、初沈汚泥の酸発酵槽３７への流量Ｆ３２の１／２と、循環ライン３１からの消化後有機性廃棄物の固形分の酸発酵槽３７への流量Ｆ３３の２／５とを加えた流量とすればよいことが分る。
【００９３】
なお、(５)式、(６)式では、消化後有機性廃棄物の固形分の熱容量を、熱可溶化余剰汚泥の熱容量と初沈汚泥の熱容量と同等であると仮定して演算を行ったが、消化後有機性廃棄物の固形分の熱容量が熱可溶化余剰汚泥の熱容量と初沈汚泥の熱容量と異なる場合には、Ｆ３３の項に熱容量を係数として乗算して演算すればよい。
【００９４】
なお、初沈汚泥、熱可溶化余剰汚泥、消化後有機性廃棄物の固形分に加え、破砕した生ゴミを酸発酵槽３７で嫌気性消化処理する場合には、初沈汚泥の酸発酵槽３７への流量と破砕した生ゴミの酸発酵槽３７への流量とを加えた流量をＦ３２として同様に演算すればよい。
このように、高温の熱可溶化余剰汚泥の熱を有効に利用することで、消費する熱エネルギの低減が可能となる。
【００９５】
つぎに、有機汚泥処理装置Ａ３を用いた有機汚泥処理方法について説明する。
実施形態３の有機汚泥処理方法は、嫌気性消化工程の酸発酵工程において消化後有機性廃棄物を固液分離工程(第１固液分離工程)と、固液分離工程で分離した固形分を循環させる循環工程(第１循環工程)とを有する点が、実施形態２の有機汚泥処理方法と相違する。この固液分離工程、循環工程を経てから、消化後有機性廃棄物の固形分の嫌気性消化工程が行われる。
【００９６】
固液分離工程は、固液分離装置３９で、酸発酵槽３７，メタン発酵槽３８で嫌気性消化された消化後有機性廃棄物を固形分と液体分(水分)とに分離する。
循環工程は、固液分離工程で分離された消化後有機性廃棄物の固形分を循環ライン３１によって、酸発酵槽３７に循環させ、消化後有機性廃棄物の固形分を再度、嫌気性消化処理するための工程である。なお、循環工程は、任意の回数繰り返すことができる。
【００９７】
実施形態３の有機汚泥処理装置Ａ３を用いた有機汚泥処理方法によれば、循環ライン３１により嫌気性消化された消化後有機性廃棄物の固形分を酸発酵槽３７内に循環させるため、有機性廃棄物の熱可溶化余剰汚泥、初沈汚泥等を繰り返し嫌気性消化することとなる。
これによれば、有機性廃棄物を一度だけ嫌気性消化した場合に比べて、より多くのメタンガスを回収するとともに、有機性廃棄物の固形分をより減容化することができる。
【００９８】
例えば、従来、５０％の消化率であったものが１回戻すことで、７０〜７５％位消化できる。また、さらに戻すことで８０％位まで消化を促進することができる。
なお、実施形態１、２の有機汚泥処理装置Ａ１、Ａ２を用いた有機汚泥処理方法の作用効果は、同様に奏する。
また、有機性廃棄物の減容化、メタンガスの回収は、実施形態１、２、３の順で効果が大きくなる。
【００９９】
なお、実施形態３の有機汚泥処理装置Ａ３を用いた有機汚泥処理方法において、循環ライン３１を介して消化後有機性廃棄物の固形分を酸発酵槽３７内に循環させることにより、嫌気性消化処理を繰り返し行なっているが、実施形態３の有機汚泥処理装置Ａ３及び有機汚泥処理方法はこれに限定されるものでない。
【０１００】
例えば、循環ラインを酸発酵槽３７内ではなく、図４中の二点鎖線で示す循環ライン３２を介して熱可溶化装置３６に循環させるように構成してもよい。この有機汚泥処理装置Ａ３であれば、循環ライン３２を介して(第２固液分離工程)、消化後有機性廃棄物の固形分が熱可溶化装置３６に循環され(第２循環工程)、再度、熱可溶化装置３６を経て酸発酵槽３７、メタン発酵槽３８内に供給される。
【０１０１】
よって、有機汚泥処理装置Ａ３を用いた有機汚泥処理方法であれば、再度、熱可溶化処理をされた消化後有機性廃棄物の固形分が酸発酵槽３７、メタン発酵槽３８に供給されるため、さらに、より多くのメタンガスを回収することが可能となる。
或いは、消化後有機性廃棄物の固形分を、循環ラインを介して、酸発酵槽３７および熱可溶化装置３６に循環させるように構成してもよい。
【０１０２】
同様に、実施形態１の有機汚泥処理装置Ａ１において、嫌気性消化タンク７の後に固液分離装置を配置して消化後有機性廃棄物を固液分離した固形分を、再度、嫌気性消化タンク７および／または熱可溶化装置６に循環するように構成してもよい。これにより、有機汚泥処理装置Ａ１での有機性廃棄物の減容化、メタンガスの回収の向上が図れる。
【０１０３】
なお、実施形態１〜３の(１)式〜(６)式等では、熱可溶化余剰汚泥の熱容量と初沈汚泥の熱容量と破砕した生ゴミの熱容量と循環ライン３１からの消化後有機性廃棄物の固形分の熱容量とを同等として演算を行う場合を例示したが、各熱容量が異なる場合には、(１)式〜(６)式の各流量の項に熱容量を係数として乗算して、演算を行えばよい。
【０１０４】
なお、実施形態１〜３では、余剰汚泥を嫌気性消化処理の適温にするための流量を、余剰汚泥の濃度で調整する場合を例示して説明したが、直接、余剰汚泥の流量で調整を行うように構成してもよい。
【符号の説明】
【０１０５】
５、２５、３５  濃度調整装置(流量調整手段)
６、２６、３６  熱可溶化装置(熱可溶化手段)
７      嫌気性消化タンク(嫌気性消化処理手段)
２７、３７  酸発酵槽(酸発酵部、嫌気性消化処理手段)
２８、３８  メタン発酵槽(メタン発酵部、嫌気性消化処理手段)
３１、３２  循環ライン(第１循環手段、第２循環手段)
３９    固液分離装置(第１固液分離手段、第２固液分離手段)
Ａ１、Ａ２、Ａ３  有機汚泥処理装置(有機性廃棄物処理装置)
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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